Discussion

Deux essais ont été faits afin de caractériser les différents types d’anneaux P-RAT. Le premier est l’analyse d’impédance qui a permis d’obtenir le facteur Q, la fr et la fa. Le second est l’interféromètre avec lequel ont été évalués les déplacements et le Q. Dans les paragraphes qui suivent, l’on discutera des Q obtenus par les deux essais, de l’impact de l’assemblage sur les déplacements des anneaux piézoélectriques et, pour finir, du meilleur assemblage sur la base des résultats obtenus.

Tout d’abord, les Q obtenus avec l’impédance sont semblables à ceux mesurés avec l’interféromètre. Néanmoins, l’évaluation de Q avec l’impédance est plus facile, plus rapide et nécessite moins d’équipements que l’interférométrie (Fialka & Beneš, 2013). Ainsi, cette méthode facile à mettre en place serait adéquate pour caractériser les anneaux assemblés avant de tenter un essai de Vs. Comme le Q représente le comportement mécanique d’un élément piézoélectrique, l’analyse de l’impédance permettrait de quantifier et de comparer objectivement les différents types d’assemblage d’anneaux P-RAT pour de futures expérimentations.

Ensuite, l’essai à l’interféromètre sur les anneaux piézoélectriques avant et après l’assemblage a permis de mesurer leurs déplacements (ur et uz). La comparaison des ur et uz montre que l’assemblage des anneaux P-RAT réduit le déplacement radial par rapport à l’anneau avant l’assemblage. L’impédance a aussi montré que l’ajout de masse diminue la fr de l’anneau. Ces

constatations sont logiques, car l’ajout de masse à l’anneau piézoélectrique doit théoriquement diminuer les déplacements et la fr (Yang, 2005). L’assemblage dont les déplacements semblent les moins affectés par l’ajout de masse est celui avec la pierre poreuse centrale scindée en quatre morceaux. Même si les mesures aux bords de l’anneau sont plus faibles que ceux de l’anneau avec une pierre poreuse en croix, les déplacements au centre sont beaucoup plus élevés.

Enfin, la conception idéale d’un anneau P-RAT consiste à ce que son mouvement soit uniquement en cisaillement, c’est-à-dire qu’il n’y ait pas de mouvements longitudinaux de la pierre poreuse centrale lors de l’émission. Selon les résultats à l’interféromètre, l’anneau avec la pierre scindée a des déplacements radiaux supérieurs à ceux de l’anneau en croix. Toutefois, la comparaison des déplacements uz de la figure 4.9 montre que ceux de l’anneau P-RAT Steminc avec une pierre poreuse scindée en quatre morceaux sont plus élevés que ceux de la pierre en croix. Il devient dès lors nécessaire de comparer leur ratio ur/uz afin d’apprécier le type d’assemblage qui s’approche le plus de la conception idéale. La figure suivante présente le résultat de ce ratio.

La figure précédente, illustrant les ratios ur/uz,expose que le type d’anneau P-RAT avec une pierre poreuse centrale trouée en forme de croix génère plus de mouvements radiaux par rapport aux mouvements longitudinaux que les anneaux P-RAT scindés en quatre morceaux. En effet, le ratio pour l’anneau avec la pierre en croix est d’environ 6,8 tandis que celui de la pierre scindée est d’environs de 1,3. Ce résultat est différent de celui obtenu par Mhenni (2016) avec une modélisation des déplacements d’un anneau avec une pierre centrale scindée en quatre morceaux. En effet, il avait plutôt observé un ratio de trois. Cette différence peut s’expliquer par le modèle d’anneau P-RAT modélisé par Mhenni (2016) qui est différent de celui mesuré par l’interféromètre, bien que les deux aient une pierre centrale scindée en quatre morceaux, le matériau piézoélectrique modélisé par Mhenni (2016) était le PZT-5A. Ce matériau est considéré comme un matériau mou – il est comparable à celui du modèle d’APC présenté au tableau 3.2 – en comparaison au SM-111 de l’anneau Steminc. Le PZT-5A possède une d33 plus élevée que le SM-111, on peut donc affirmer qu’une fois assemblé, l’anneau P- RAT avec le PZT-5A produit plus de déplacements radiaux que le SM-111. À ceci s’ajoute, la prise en compte lors de la modélisation de la cellule métallique qui, selon Mhenni (2016) réduit les déplacements longitudinaux, n’était pas utilisée lors de l’essai à l’interféromètre. Ces deux raisons expliquent en partie la différence observée entre les deux résultats.

De plus, les déplacements mesurés ne supportent pas l’hypothèse de la différence entre le comportement contractant et dilatant de l’anneau P-RAT. En effet, les mesures montrent que dans les deux cas (+) et (-), les déplacements sont semblables. Il n’est donc pas nécessaire de changer l’orientation de la polarisation actuelle des capteurs P-RAT.

Les mesures à l’interféromètre ont aussi permis de démontrer que les anneaux P-RAT avec une pierre poreuse scindée en quatre morceaux induisent une déformation en cisaillement environ deux fois supérieure aux anneaux P-RAT avec une pierre poreuse trouée en forme de croix. Dans les deux cas, à partir d’environ 100 V, les déplacements à surface libre excèdent le seuil de déformation élastique des sols. Il est donc recommandé d’être prudent et de ne pas générer des ondes avec une tension supérieure à 100 V lors des essais de Vs.

En résumé, l’assemblage avec la pierre poreuse trouée en croix, selon l’essai à l’interféromètre, semble meilleur quant à la génération d’ondes S que l’assemblage avec la pierre poreuse scindée en quatre morceaux. Il serait toutefois intéressant de mesurer les déplacements de l’anneau P-RAT APC avec une pierre en croix, car il a le même Q que l’anneau Steminc avec une pierre scindée en quatre morceaux. L’anneau APC devrait donc, a priori, générer un spectre de fréquence aussi large que l’anneau Steminc avec la pierre scindée, tout en conservant l’effet de la croix qui l’empêche de produire des mouvements longitudinaux.

En plus des différents assemblages d’anneaux P-RAT, il est possible d’insérer différemment l’anneau dans la cellule œdométrique : avec ou sans cellule métallique. Selon l’analyse expérimentale présentée précédemment, insérer l’encapsulation de l’anneau P-RAT a des avantages notoires. En effet, il permet premièrement d’obtenir un signal plus clair, parce que l’amplitude du signal reçu est plus élevée que lorsque l’anneau est inséré directement dans la pierre poreuse. Deuxièmement, la cellule métallique permet de réduire l’amplitude des ondes P par rapport aux ondes S. Troisièmement, la fréquence de résonance du système est supérieure avec une capsule comparativement à sans capsule. Quatrièmement, il a été démontré que l’encapsulation a permis une meilleure superposition du corr avec le th. On peut donc conclure que l’ajout d’une capsule métallique lors des mesures de Vs dans une cellule œdométrique offre une interprétation des signaux avec la méthode P-RAT plus fiable que si l’anneau P-RAT est inséré directement dans la pierre poreuse.

CHAPITRE 5